Thèse de Doctorat de Montpellier SupAgro

Samedi 6 septembre 2014
à 14h – Faculté des sciences de Sfax – salle des thèses

Etude d’une famille de transport de K+ et / ou Na+ de type HKT impliqués dans la tolérance au stress salin chez le riz et le blé

Siwar Ben Amar
BPMP, équipe Canaux

Ecole Doctorale : GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Spécialité : BIDAP – Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes

Composition du jury :
Hervé SENTENAC, Directeur de Recherche, INRA, CoDirecteur de thèse
Khaled MASMOUDI, Professeur, International Center for Biosaline Agriculture (ICBA), CoDirecteur de thèse
Jean-Marie FRACHISSE, Chargé de Recherche, CNRS, Institut des Sciences du Végétal, Rapporteur
Chedly ABDELLY, Professeur, Centre de Biotechnologie de Borj Cédria, Rapporteur
Ferjani FERJANI BEN ABDALLAH, Rapporteur
Ahmed MLIKI, Rapporteur

Résumé :
La compréhension des mécanismes responsables du transport et de l’accumulation des ions Na+ et K+ dans la plante constitue un objectif capital pour améliorer la tolérance au stress salin. De nombreuses protéines sont impliquées et parmi lesquelles figurent les transporteurs de la famille HKT, qui contient des membres correspondants à des QTL majeurs de la résistance au stress salin, en particulier chez les céréales. Dans une première partie de cette thèse, nous étudions le rôle de trois transporteurs de K+ et/ou Na+ : TdHKT1;4-1 et TdHKT1;4-2 isolés chez le blé dur, et TmHKT1;4-A2 isolé chez l’engrain. La caractérisation fonctionnelle de ces trois transporteurs par électrophysiologie en système hétérologue (ovocyte de xénope) montre que ces systèmes se comportent comme des uniports sélectifs de Na+, typiques de la sous-famille 1 des HKTs. Cependant, ces transporteurs se distinguent par leur conductance macroscopique et leur affinité pour Na+. D’autre part, l’analyse de plantes transgéniques de blé dur exprimant les séquences promotrices des gènes TdHKT1;4-1 et TdHKT1;4-2 fusionnées avec le gène rapporteur GUS révèle une expression prépondérante au niveau des tissus vasculaires, ce qui correspond à un caractère spécifique des gènes HKT de la sous-famille 1. Cette localisation suggère leur implication dans le contrôle de la distribution de Na+ entre les racines et les parties aériennes, par dessalage de la sève xylémienne ascendante et/ou recirculation de Na+ des feuilles vers les racines via le flux de sève phloémienne. Dans une seconde partie de la thèse, nous étudions la relation structure-fonction de deux transporteurs HKT identifiés chez le riz comme contrastant au niveau de leur perméabilité ionique: OsHKT1 perméable à Na+ et K+ et OsHKT8 perméable à Na+ seulement. L’approche repose sur l’expression dans l’ovocyte de xénope et l’analyse électrophysiologique de mutants dans les domaines pores de ces deux transporteurs, obtenus par mutagenèse dirigée. Les résultats montrent que le résidu glycine des domaines pores n’est pas suffisant pour induire une perméabilité à K+, puisque le remplacement de la serine en glycine chez OsHKT8 ne permet pas une perméabilité à K+ chez ce dernier. Par contre, nos résultats suggèrent que la nature du résidu (serine ou glycine) à cette position du pore pourrait avoir un impact sur la conductance des transporteurs et sur leur sensibilité à K+ dans la sous-famille 2 (inhibition plus forte par K+ en présence du résidu serine).